Processo de revestimento de bateria de lítio: principais causas do desalinhamento da superfície A e B e medidas de melhoria relacionadas

Durante o processo de revestimento de baterias de lítio, o desalinhamento das superfícies A e B é um problema crítico, embora frequentemente negligenciado, que afeta diretamente a capacidade, a segurança e a vida útil da bateria. Esse desalinhamento se manifesta como desvios nas áreas de revestimento ou espessura irregular entre as superfícies frontal e traseira, podendo levar a riscos como deposição de lítio e fratura da chapa do eletrodo. Este artigo analisará as causas multidimensionais, relacionadas a equipamentos, processos, materiais e outros aspectos, além de compartilhar as principais medidas de melhoria para aumentar a consistência da qualidade da bateria.

1. Principais causas do desalinhamento da superfície A&B

1.1 Fatores de Equipamento

Precisão de instalação insuficiente do rolo de apoio/rolo de revestimento: desvio horizontal, desalinhamento coaxial ou erros de instalação levam ao deslocamento do revestimento.

Erro de posicionamento do cabeçote de revestimento: Precisão inadequada do codificador/régua de grade ou desvio do sinal do sensor.

Controle de tensão anormal: A tensão desigual durante o desenrolamento/enrolamento causa estiramento, deformação ou enrugamento da folha.

1.2 Fatores materiais

Ductilidade irregular: variações na ductilidade da folha resultam em perda de controle sobre a folga do revestimento.

Tratamento de superfície inadequado: Óxidos de superfície afetam a adesão da pasta, causando indiretamente desvio posicional.

1.3 Fatores de Polpa

Viscosidade excessiva: nivelamento ruim resulta em acúmulo de lama e desalinhamento.

Diferenças significativas na tensão superficial: Encolhimento irregular das bordas das suspensões dos lados A/B.

1.4 Parâmetros do Processo

Disparidade na velocidade do revestimento: velocidades diferentes entre os dois lados levam a taxas de nivelamento inconsistentes.

Condições de secagem inconsistentes: diferenças de temperatura nos fornos dos lados A/B causam encolhimento variável do substrato.

2 Medidas de Melhoria

2.1 Otimização de Equipamentos

Calibre regularmente a coaxialidade e o alinhamento horizontal dos rolos de revestimento e de apoio.

Substitua codificadores de alta precisão e réguas de grade para garantir erro de posicionamento do cabeçote de revestimento ≤±0,1 mm.

Otimize os sistemas de controle de tensão (por exemplo, controle de malha fechada PID) para manter a flutuação da tensão do substrato ≤±3%.

2.2 Controle de material de folha metálica

Selecione folhas com ductilidade consistente (por exemplo, folhas de cobre/alumínio com resistência à tração uniforme).

Melhore os processos de tratamento de superfície de folhas metálicas (por exemplo, limpeza de plasma ou passivação química).

2.3 Ajuste de polpa

Ajuste a viscosidade da pasta para a faixa de nivelamento ideal (ânodo: 10–12 Pa·s; cátodo: 4–5 Pa·s).

Adicione surfactantes (por exemplo, PVP ou SDS) para equilibrar as diferenças de tensão superficial entre as suspensões dos lados A/B.

2.4 Otimização de Parâmetros de Processo

Garanta que as velocidades de revestimento do lado A/B sejam consistentes, com desvio de velocidade <0,5 m/min.

Implementar secagem segmentada com temperatura controlada (estágio de baixa temperatura para relaxamento de tensão, estágio de alta temperatura para cura rápida), mantendo a diferença de temperatura ≤5℃.

3. Procedimentos específicos de solução de problemas

3.1 Inspeção de Equipamentos

Use um interferômetro a laser para detectar paralelismo entre os rolos de revestimento e os rolos de apoio (erro ≤0,02 mm/m).

Verifique a estabilidade do sinal do servomotor e do sensor (evite que o desvio do sinal exceda 0,5% da escala completa).

3.2 Avaliação da folha

Teste de amostra para ductilidade da folha (desvio de alongamento na ruptura controlado dentro de ±5%).

Observação SEM de microporos de superfície de folha/espessura da camada de óxido (deve ser <50 nm).

3.3 Teste de polpa

Reômetro para medir a viscosidade da suspensão do lado A/B e o índice tixotrópico (diferença da área do circuito tixotrópico <5%).

Tensiômetro de superfície para medir a diferença entre dois lados (deve ser <2 mN/m).

3.4 Monitoramento de Processos

Sistema de medição de espessura a laser on-line para monitoramento de espessura de revestimento em tempo real (flutuação de espessura CV ≤1%).

Medição radiográfica pós-secagem da densidade areal (desvio de consistência lateral <2%).

Conclusão: Ao implementar a calibração do equipamento, a triagem de materiais, a otimização da polpa e o gerenciamento de parâmetros do processo de circuito fechado, o desalinhamento da superfície A&B pode ser controlado dentro de ≤0,5 mm, garantindo capacidade e segurança consistentes da célula.